PENYELESAIAN: PROSES, PERBEZAAN DENGAN PENGHIDRATAN DAN CONTOH - KIMIA - 2026

The solvation adalah ikatan fizikal dan kimia antara zarah bahan larut dan pelarut dalam larutan. Ini berbeza dengan konsep kelarutan dalam kenyataan bahawa tidak ada keseimbangan termodinamik antara pepejal dan zarah terlarutnya.

Gabungan ini bertanggungjawab untuk pepejal terlarut "hilang" pada pandangan penonton; pada kenyataannya, zarah-zarah menjadi sangat kecil dan akhirnya "dibungkus" dalam kepingan molekul pelarut, menjadikannya mustahil untuk diperhatikan.

Sumber: Gabriel Bolívar

Sketsa pemecahan zarah M yang sangat umum ditunjukkan pada gambar atas M boleh berupa ion (M ⁺ ) atau molekul; dan S adalah molekul pelarut, yang boleh menjadi sebatian dalam keadaan cair (walaupun boleh berupa gas).

Perhatikan bahawa M dikelilingi oleh enam molekul S, yang membentuk apa yang dikenali sebagai sfera pemecahan primer. Molekul S yang lain pada jarak yang lebih jauh berinteraksi oleh kekuatan Van der Waals dengan yang pertama, membentuk sfera pemecahan sekunder, dan seterusnya sehingga beberapa susunan tidak jelas.

Proses penyelesaian

Sumber: Gabriel Bolívar

Secara molekul, bagaimana proses pemecahan? Gambar di atas merangkumi langkah-langkah yang diperlukan.

Molekul pelarut, yang berwarna biru, pada mulanya disusun, semuanya saling berinteraksi (SS); dan zarah zat terlarut ungu (ion atau molekul) melakukan perkara yang sama dengan interaksi MM yang kuat atau lemah.

Agar pelarutan berlaku, pelarut dan zat terlarut mesti mengembang (anak panah hitam kedua) untuk membolehkan interaksi pelarut-pelarut (MS).

Ini semestinya menunjukkan penurunan dalam interaksi zat terlarut dan pelarut-pelarut; penurunan yang memerlukan tenaga, dan oleh itu langkah pertama ini adalah endotermik.

Setelah pelarut dan pelarut mengembang secara molekul, kedua-dua campuran dan pertukaran tempat di angkasa. Setiap bulatan ungu pada gambar kedua dapat dibandingkan dengan lingkaran pada gambar pertama.

Perubahan tahap susunan zarah dapat diperincikan dalam gambar; dipesan pada awalnya, dan berantakan pada akhirnya. Akibatnya, langkah terakhir adalah eksotermik, kerana pembentukan interaksi MS baru menstabilkan semua zarah dalam larutan.

Aspek tenaga

Di sebalik proses pemecahan, terdapat banyak aspek bertenaga yang mesti diambil kira. Pertama: interaksi SS, MM dan MS.

Apabila interaksi MS, antara zat terlarut dan pelarut, jauh lebih tinggi (kuat dan stabil) berbanding dengan komponen individu, kita bercakap mengenai proses pelarutan eksotermik; dan oleh itu, tenaga dilepaskan ke media, yang dapat disahkan dengan mengukur kenaikan suhu dengan termometer.

Sekiranya, sebaliknya, interaksi MM dan SS lebih kuat daripada MS, maka untuk "mengembang" mereka akan memerlukan lebih banyak tenaga daripada yang mereka perolehi setelah penyelesaian selesai.

Kami bercakap mengenai proses pemecahan endotermik. Ini berlaku, penurunan suhu dicatat, atau apa yang sama, persekitaran disejukkan.

Terdapat dua faktor asas yang menentukan sama ada zat terlarut larut dalam pelarut atau tidak. Yang pertama adalah perubahan entalpi larutan (ΔH _dis ), seperti yang baru saja dijelaskan, dan yang kedua adalah perubahan entropi (ΔS) antara zat terlarut dan terlarut terlarut. Secara amnya, ΔS dikaitkan dengan peningkatan gangguan yang disebutkan di atas.

Interaksi antara molekul

Disebutkan bahawa pelarutan adalah hasil ikatan fizikal dan kimia antara zat terlarut dan pelarut; bagaimana sebenarnya interaksi atau kesatuan ini?

Sekiranya zat terlarut adalah ion, M ⁺ , interaksi ion-dipol yang disebut (M ⁺ -S) berlaku ; dan jika ia adalah molekul, maka akan ada interaksi dipol-dipol atau daya hamburan London.

Apabila bercakap mengenai interaksi dipol-dipol, dikatakan bahawa terdapat momen dipol kekal pada M dan S. Oleh itu, rantau M kaya-elektron berinteraksi dengan rantau S. miskin elektron δ + Hasil dari semua ini Interaksi adalah pembentukan beberapa sfera pelarutan di sekitar M.

Selain itu, terdapat jenis interaksi lain: koordinat. Di sini, molekul S membentuk ikatan koordinasi (atau datif) dengan M, membentuk pelbagai geometri.

Peraturan asas untuk menghafal dan meramalkan perkaitan antara zat terlarut dan pelarut adalah: seperti larut seperti. Oleh itu, bahan polar larut dengan sangat mudah dalam pelarut sama kutub; dan bahan bukan polar larut dalam pelarut bukan polar.

Perbezaan dengan penghidratan

Sumber: Gabriel Bolívar

Bagaimana pelarutan berbeza dengan penghidratan? Dua proses yang sama, kecuali molekul S, pada gambar pertama, digantikan oleh molekul air, HOH.

Pada gambar atas anda dapat melihat kation M ⁺ dikelilingi oleh enam molekul H ₂ O. Perhatikan bahawa atom oksigen (dalam warna merah) berorientasi pada cas positif, kerana ia adalah elektronegatif paling dan oleh itu kedua-duanya mempunyai ketumpatan negatif tertinggi δ-.

Di belakang sfera hidrasi pertama, molekul air lain dikelompokkan oleh ikatan hidrogen (OH ₂ -OH ₂ ). Ini adalah interaksi ion-dipol. Walau bagaimanapun, molekul air juga dapat membentuk ikatan koordinasi dengan pusat positif, terutamanya jika ia bersifat logam.

Oleh itu, kompleks air yang terkenal, M (OH ₂ ) _n , berasal . Oleh kerana n = 6 dalam gambar, enam molekul berorientasi di sekitar M dalam oktahedron koordinasi (sfera hidrasi dalaman). Bergantung pada ukuran M ⁺ , besarnya casnya, dan ketersediaan elektroniknya, sfera ini boleh menjadi lebih kecil atau lebih besar.

Air mungkin merupakan pelarut yang paling menakjubkan: ia melarutkan jumlah zat terlarut yang tidak terukur, pelarut terlalu polar, dan mempunyai pemalar dielektrik tinggi yang tidak normal (78.5 K).

Contoh

Tiga contoh larutan dalam air disebutkan di bawah.

Kalsium klorida

Dengan melarutkan kalsium klorida di dalam air, haba dibebaskan sebagai kation Ca ²⁺ dan larutan Cl ^- anion . Ca ²⁺ dikelilingi oleh sejumlah molekul air sama dengan atau lebih besar daripada enam (Ca ²⁺ -OH ₂ ).

Begitu juga, Cl ^- dikelilingi oleh atom hidrogen, kawasan δ + perairan (Cl ^- -H ₂ O). Haba yang dikeluarkan dapat digunakan untuk mencairkan banyak ais.

Urea

Dalam kes urea, molekul organik dengan struktur H ₂ N - CO - NH ₂ . Apabila dilarutkan, molekul H ₂ O membentuk ikatan hidrogen dengan dua kumpulan amino (-NH ₂ -OH ₂ ) dan dengan kumpulan karbonil (C = O-H ₂ O). Interaksi ini bertanggungjawab untuk kelarutannya dalam air.

Begitu juga, pembubarannya adalah endotermik, iaitu, ia menyejukkan bekas air di mana ia ditambahkan.

Amonium nitrat

Amonium nitrat, seperti urea, adalah zat terlarut yang menyejukkan larutan selepas pemecahan ionnya. NH ₄ ⁺ dilarutkan dengan cara yang serupa dengan Ca ²⁺ , walaupun mungkin kerana geometri tetrahedralnya mempunyai lebih sedikit molekul H ₂ O di sekitarnya; dan NO ₃ ^- dilarutkan dengan cara yang sama seperti anion Cl ^- (OH ₂ -O ₂ NO- H ₂ O).

Rujukan

1. Glasstone S. (1970). Perjanjian Kimia dan Fizik. Aguilar, SA, Madrid, Sepanyol.
2. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kimia. (Edisi ke-8.) Pembelajaran CENGAGE.
3. Ira N. Levine. (2014). Prinsip Fisikokimia. Edisi keenam. Bukit Mc Graw.
4. Kamus Chemicool. (2017). Definisi Penyelesaian. Dipulihkan dari: chemicool.com
5. Belford R. (nd). Proses Penyelesaian. LibreTexts Kimia. Dipulihkan dari: chem.libretexts.org
6. Wikipedia. (2018). Penyelesaian. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
7. Hardinger A. Steven. (2017). Glosari Ilmu Kimia Organik: Penyelesaian. Dipulihkan dari: chem.ucla.edu
8. Melayari Guppy. (sf). Proses Penyelesaian. Dipulihkan dari: surfguppy.com